[实用新型]三相独立控制的电压不平衡发生器

说明书

本实用新型涉及一种电压控制发生器，具体是一种三相独立控制的电压不平衡发生器，属于电力电子技术领域。

随着微处理器、电力电子技术及现代控制理论的发展，在国家大力倡导节能减排的背景下，电力电子装置被大规模运用于电力系统及工业生产中，如变流器、电力有源滤波器、静止无功补偿装置等的应用。在上述电力电子装置的运行过程中，实际电网不平衡现象常有发生，此时，在电网平衡条件下设计的控制策略，会使电力电子装置出现不正常运行状况，容易产生非特征谐波，且三相电流不平衡、损耗增大等，进而会使电力电子装置运行性能下降，严重时会使电力电子装置发生故障，甚至烧坏电力电子装置等。因此，通常需要对电力电子装置在电网电压不平衡控制条件下的运行状况及控制策略进行研究，需要一种电压不平衡发生器在实验室条件下进行电网不平衡现象的模拟。

目前，常规的电压不平衡发生器的主体结构为变流器，以“交‑直‑交”的形式实现，价格昂贵，控制复杂。通常，采用两电平PWM变流器实现交流电压变化时，功率开关器件数量为十二个，成本较高，同时需要对变流器的整流及逆变部分分别进行控制，控制系统较为复杂，并且任何一个功率开关器件发生故障，直接导致电压不平衡发生器无法输出可靠的三相电压，甚至无法输出无电压不平衡现象的正常电压。

针对上述现有技术存在的问题，本实用新型提供一种三相独立控制的电压不平衡发生器，适合在电力电子装置测试不平衡实验时模拟三相电压不平衡现象，特别是变流器装置、电力有源滤波器、静止无功补偿装置的不平衡实验的测试。本实用新型的目的是克服现有电压不平衡发生器的不足，提出了一种新的电压不平衡发生器。本实用新型采用三相独立的二极管H桥电路和功率开关器件及其保护电路,结构简单，所用功率开关器件数量少，成本大幅减少；同时控制简单，实时性能好，并且可实现三相电压的独立控制，能够实现电压的单相、多相变化，是一种有效且可靠的电压不平衡发生器设计方案。

为了实现上述目的，本实用新型通过以下技术方案实现：一种三相独立控制的电压不平衡发生器，包括正常输出电路、不平衡输出电路、隔离变压器、控制电路、上位机；正常输出电路的三相交流输入端与三相电网连接，其三相交流输出端与隔离变压器的输入端相连，经隔离变压器后输出电网电压，不平衡输出电路的三相交流输入端与三相电网连接，不平衡输出电路的三相交流输出端与隔离变压器的输入端连接；控制电路采样电压传感器传输的电压信号，通过上位机操作正常输出电路和不平衡输出电路的工作状态，控制电路输出触发信号，通过正常输出电路和不平衡输出电路来控制接通状态，改变电网电压。

正常输出电路包括三相独立的二极管H桥电路和功率开关器件及其保护电路。在三相正常输出电路的单相拓扑结构中，二极管H桥电路和功率开关器件及其保护电路并联；单相二极管H桥电路由四个功率二极管组成，两个功率二极管（Da1、Da2）串联与串联的功率二极管（Da3、Da4）并联，形成H桥拓扑结构，快恢复二极管D1与电阻R1和电容C1依次串联，并于功率开关器件Sa1两端，形成功率开关器件及其保护电路。

正常输出电路包括三相独立的二极管H桥电路和功率开关器件及其保护电路。在三相正常输出电路的单相拓扑结构中，二极管H桥电路和功率开关器件及其保护电路并联；单相二极管H桥电路由四个功率二极管组成，两个功率二极管（Da1、Da2）串联与串联的功率二极管（Da3、Da4）并联，形成H桥拓扑结构，快恢复二极管D1与电阻R1和电容C1依次串联，并于功率开关器件Sa1两端，形成功率开关器件及其保护电路。

不平衡输出电路包括可独立控制的三相二极管H桥电路、功率开关器件及其保护电路和调压器，三相二极管H桥电路的输入端为不平衡输出电路的交流输入端，三相二极管H桥电路的输出端与调压器的输入端相连，调压器的输出端为不平衡输出电路的交流输出端；单相不平衡输出电路中，二极管H桥电路和功率开关器件及其保护电路并联；单相二极管H桥电路由四个功率二极管组成，两个功率二极管（D1a、D2a）串联与串联的功率二极管（D3a、D4a）并联，形成H桥拓扑结构，快恢复二极管Da与电阻Ra和电容Ca依次串联，并联于功率开关器件S1a两端，形成功率开关器件及其保护电路。